Investigadores en China han logrado un importante paso adelante en el desarrollo de la energía de fusión, superando con éxito un límite de densidad mantenido durante mucho tiempo en reactores experimentales. El avance logrado en el Tokamak Superconductor Experimental Avanzado (EAST) demuestra que las limitaciones tradicionales sobre la densidad del plasma, un factor crítico en la eficiencia de la fusión, pueden sortearse mediante un control preciso de las condiciones del reactor. Esto es importante porque el aumento de la densidad del plasma está directamente relacionado con una mayor producción de energía, un desafío clave para hacer viable la energía de fusión.
El límite de Greenwald y por qué es importante
Durante décadas, los físicos de fusión han operado bajo lo que se conoce como el límite de Greenwald: un límite práctico más allá del cual el plasma sobrecalentado tiende a volverse inestable y potencialmente dañino para los componentes del reactor. Esto no se consideró una ley estricta de la física, sino más bien un fenómeno observado que dictaba hasta qué punto se podía empujar la densidad del plasma dentro de un tokamak (un dispositivo de confinamiento magnético con forma de rosquilla) antes de colapsar.
¿El problema? Cuantos más átomos se empaquetan en el plasma, más reacciones de fusión se producen y, por tanto, mayor es la producción de energía. Pero a medida que aumenta la densidad, el plasma irradia energía, se enfría en su límite y extrae impurezas de las paredes del reactor. Estas impurezas aceleran el enfriamiento, liberando más impurezas en un circuito de retroalimentación destructivo que degrada el confinamiento magnético y detiene la reacción.
El régimen libre de densidad: un nuevo enfoque
Trabajos teóricos recientes sugirieron una forma de sortear este límite: controlar las interacciones plasma-pared durante el arranque del reactor para evitar la acumulación de impurezas. Un equipo dirigido por Ping Zhu y Ning Yan probó esta teoría en el ESTE, ajustando cuidadosamente la presión del gas combustible y aplicando calentamiento por resonancia de ciclotrón de electrones.
¿El resultado? Lograron densidades de plasma un 65 % superiores al límite de Greenwald, al reducir drásticamente la entrada de impurezas de la pared al plasma. No se trata de una eliminación completa de los límites de densidad, pero demuestra que la barrera tradicional no es absoluta.
Implicaciones para los futuros reactores de fusión
Este hallazgo sugiere que los reactores de fusión pueden diseñarse y operarse de manera más eficiente de lo que se pensaba anteriormente. Al ajustar los procesos operativos, los dispositivos futuros podrán sostener reacciones de mayor densidad y mayor energía. Los investigadores continúan perfeccionando sus métodos para ver cómo se desempeña EAST en estas condiciones mejoradas.
“Los hallazgos sugieren una vía práctica y escalable para ampliar los límites de densidad en tokamaks y dispositivos de fusión de plasma de combustión de próxima generación”, dice Zhu.
Este avance es significativo porque elimina un obstáculo clave en el camino hacia la energía de fusión sostenible, acercándonos a una fuente de energía limpia y prácticamente ilimitada.
